MECHATRONICI


MECHATRONIKOM


Návod na použitie

Táto publikácia je určená výhradne pre účely štúdia mechatroniky a automatizácie najmä žiakmi stredných odborných škôl. Je zostavená z príspevkov nadšencov mechatroniky a automatizácie a je voľne využiteľná pre všetkých so záujmom pre tieto moderné odvetvia techniky. V obsahu sú zámerne neuvedené strany jednotlivých kapitol, pretože táto publikácia je priebežne dopĺňaná a keďže technický vývoj nezastane ani dopĺňanie tejto publikácie nebude dúfame nikdy konečné. Ak Vám pomohla vo Vašej snahe pri získavaní vedomostí môžete ju aj Vy doplniť o to čo podľa Vás v nej ešte chýba zaslaním svojho príspevku s návrhom jeho umiestnenia, prostredníctvom uvedenej mailovej adresy a jej momentálny správca zabezpečí potrebné...


Obsah :
1 Naša adresa

2 Mechatronický výrobok
2.1 Mechatronický výrobok
2.1.1 Charakteristika mechatronického výrobku
2.2 Metodické kroky pri návrhu mechatronického výrobku
2.3 Inteligentné materiály v mechatronike
2.4 Moderné technológie používané v mechatronike
2.5 Príklady a ukážky mechatronických výrobkov

3 Senzory v automatických a mechatronických sústavách
3.1 Úvod
3.1.1 Definícia senzoru
3.1.2 Inteligentné senzory
3.1.3 Štruktúra inteligentných senzorov
3.2 Senzory polohy
3.2.1 Optoelektronické senzory
3.2.1.1 Optoelektronické zdroje
3.2.1.2 Kamerové systémy
3.2.2.2 Kapacitné senzory bezdotykové
3.2.3 Odporové senzory
3.2.3.1 Odporové senzory analógové
3.2.3.2 Odporové senzory kontaktové
3.2.4 Dotykové maticové senzory
3.2.4.1 Hrotové maticové senzory
3.2.4.2 Piezorezistívne a piezoelektrické maticové senzory
3.2.4.3 Optoelektronické maticové senzory
3.2.5 Indukčnostné senzory
3.2.5.1 Indukčnostné senzory binárne
3.2.5.2 Lineárny senzor polohy FLDT
3.2.5.3 Lineárny senzor polohy LVDT
3.2.6 Magnetostrikčné senzory
3.2.7 Magnetické senzory rotačné, lineárne
3.2.8 Fluidné senzory
3.2.9 Ultrazvukové senzory
3.3 Senzory teploty
3.3.1.1 Dotykové senzory teploty
3.3.1.2 Termoelektrické senzory
3.3.1.3 Polovodičové senzory PN
3.3.2 Bezdotykové senzory (pyrometre)
3.3.2.1 Termovízne systémy s maticovým detektorom
3.3.3 Indikátory teploty
3.4 Senzory sily, tlaku a hmotnosti
3.4.1 Odporové tenzometre
3.4.2 Deformačné členy
3.4.3 Piezoelektrické senzory
3.4.4 Kapacitné senzory
3.4.5 Optoelektronické vláknové senzory (OVS)
3.4.6 Senzory momentu sily
3.5 Senzory zrýchlenia
3.5.1 Kapacitný akcelerometer MEMS
3.5.2 Rotačný akcelerometer
3.5.3 Elektrodynamický akcelerometer
3.6 Senzory prietoku
3.6.1 Objemové senzory

4 Akčné členy automatických a mechatronických sústav
4.1 Elektromechanické akčné členy
4.1.1 Akčné členy s magnetickým poľom
4.1.1.1 Jednotky s posuvným pohybom
4.1.1.2 Elektrické motory ako akčné členy
4.1.1.2.1 Asynchronné motory s frekvenčným riadením s pulzne- šírkovou moduláciou
4.1.1.2.2 Zvláštne asynchrónne motory.
4.1.1.2.3 Synchrónne motory s permanentnými magnetmi
4.1.1.2.4 Jednosmerné motory a ich riadenie
4.1.1.2.5 Pokročilé jednosmerné motory
4.1.1.2.6 Krokové motory
4.1.1.2.7 Relunktačné motory
4.1.1.2.8 Lineárne pohybové systémy
4.1.2 Akčné členy s elektrickým poľom
4.1.3 Akčné členy využívajúce vlastnosti inteligentných materiálov
4.1.3.1 Materiály s tvarovou pamäťou
4.1.3.2 Piezoelektrické materiály
4.1.3.3 Piezoelektrické akčné členy
4.1.3.3.1 Piezoelektrické akčné členy s posuvným pohybom
4.1.3.3.2 Piezoelektrické akčné členy s rotačným pohybom – ultrazvukové motory
4.1.3.3.3 Piezoelektrické rezonátory
4.1.3.3.4 Ultrazvukové výkonové prevodníky
4.1.3.3.5 Piezoelektrický transformátor
4.2 Pneumatické akčné členy
4.3. Hydraulické akčné členy
4.4 Porovnanie elektromechanických, pneumatických a hydraulických akčných členov
4.5 Inteligentné mikroelektromechanické systémy (MEMS)

5. Riadenie mechatronických sústav, automatizácia a riadiace systémy
5.1 Význam riadiacej techniky pre mechatroniku
5.2 Riadenie a automatizácia v našom živote
5.4 Riadiaci systém a komunikácia s okolím
5.5 Typy a algoritmy riadenia
5.5.1 Riadená sústava
5.5.2 Algoritmus riadenia
5.5.3 Dopredné a spätnoväzbové riadenie
5.5.4 Číslicové, logické a hybridné algoritmy
5.5.5 Statické a dynamické, kombinačné a sekvenčné systémy
5.5.6 Príklady regulačných algoritmov
5.5.7 Logické riadenia
5.6 Distribuovanosť a integrácia v automatizácii
5.6.1 Distribuované systémy
5.6.2 Integrovaná a globálna automatizácia
5.7 Prehľad riadiacich systémov
5.7.1 Riadiaci systém – úvaha o terminológii
5.7.2 Riadená sústava
5.7.3 Programovateľný automat, PLC(Programmable Logic Controller)
5.7.4 SoftPLC
5.7.5 Programovateľný logický modul, múdre relé
5.7.6 Priemyselný počítač
5.7.8 Operátorské rozhranie
5.7.9 Regulácia a regulátory
5.7.10 Distribuovaný regulačný systém IRC
5.7.11. Regulátory pohonov
5.7.12 Systém NC a CNC
5.7.13 Riadenie pohybu, polohy a dráhy v PLC, Motion Control

6 Inteligentné riadenie mechatronických sústav
6.1 Úvod
6.2 Chytrosť a inteligencia
6.3 Minimum o fuzzy logike
6.3.1 Dôvody pre fuzzy logiku
6.3.2 Zjednodušený výklad
6.3.3 Fuzzy zovšeobecnenie logických výrazov
6.3.4 Fuzzy diagnostický systém
6.3.5 Typický postup a štruktúra fuzzy systému
6.3.6 Fuzzy zovšeobecnenie AND, OR, NOT
6.3.7 Typické použitie fuzzy algoritmov
6.4 Neurónové siete
6.4.1 Od prahových funkcií k neurónom
6.4.2 Umelé neurónové siete
6.5 Genetické algoritmy

7 Návrh mechatronickej sústavy
7.1 Mechatronický postup k procesu návrhu sústavy
7.1.1 Tradičná metodika konštruovania strojných sústav
7.1.2 Mechatronický spôsob konštruovania strojných sústav
7.2 Štruktúra mechatronických sústav a základné princípy ich návrhu
7.2.1 Základná štruktúra
7.2.2 Modularizácia a hierarchizácia
7.2.3 Integrácia činností a priestorová integrácia
7.3 Špeciálne hľadiská vývoja a konštruovanie mechatronických sústav
7.3.1 Komunikácia a kooperácia medzi expertmi z jednotlivých odborov
7.3.2 Väčšia zložitosť sústavy
7.3.3 Tvorba virtuálnych prototypov
7.4 Metodika mechatronického návrhu
7.4.1 Postup
7.4.2 Cyklus návrhu na mikroúrovni (mikrocyklus)
7.4.3 Cyklus návrhu na makroúrovni (makrocyklus)
7.4.4 Pracovný postup pre opakujúce sa pracovné kroky
7.5 Návrh sústavy založený na makete
7.5.1 Modelovanie
7.5.2 Postup návrhu sústavy založený na modeli
7.6 Nástroje
7.7 Príklady návrhu mechatronických sústav
7.7.1 Návrh a optimalizácia konštrukcie humanoidného robota
7.7.2 Návrh viacsúradnicového pohonu
7.8 Slovník pojmov

8. Užívatelia a kľúčové trhy
8.1.1 Užívatelia
8.1.2 Kľúčové trhy
8.2 Výrobný systém
8.2.1 Strojárenská výroba a informačné technológie
8.2.1.1 Kybernetický výrobný systém
8.2.2 Výrobné stroje
8.3 Nevýrobný systém
8.3.1 Telekomunikácia a sieťové produkty
8.3.2 Lekárstvo
8.3.3 Technické vybavenie budov
8.3.3.1 Domáca automatizácia
8.3.3.2 Zabezpečenie budov
8.3.4 Spotrebný tovar
8.4 Dopravné systémy
8.4.1 Doprava cestná
8.4.2 Doprava koľajová, lodná a letecká
8.5 Odborné školstvo

9 Spoľahlivosť a diagnostika mechatronických sústav
9.1 Úvod
9.1.1 Definícia technickej diagnostiky
9.1.2 Spoľahlivosť
9.1.3 Predpoveď porúch- predikácia
9.1.4 Význam technickej diagnostiky pre mechatroniku.
9.2 Spoľahlivosť
9.2.1 Spoľahlivosť funkcií strojov, zariadení a systémov
9.2.1.1 Triedenie porúch
9.2.2 Základy pravdepodobnosti a spoľahlivosti
9.2.2.1 Definícia pravdepodobnosti
9.2.2.2 Definícia javov
9.2.2.3 Náhodná veličina (premenná)
9.2.2.4 Axiómy pravdepodobnosti
9.2.2.5 Základy teórie spoľahlivosti
9.2.2.6 Ukazovatele spoľahlivosti
9.2.2.7 Najpoužívanejšie ukazovatele spoľahlivosti
9.2.3 Výpočet spoľahlivosti a pravdepodobnosti
9.3 Údržba strojov a zariadení
9.3.1 Spôsoby údržby a jej organizácia
9.3.2 Údržba po poruche
9.3.3 Údržba v plánovanom čase
9.3.4 Údržba podľa skutočného času
9.3.4.1 Posúdenie stroja
9.3.4.2 Porovnávanie s medznými veličinami
9.3.4.3 Prognóza zostávajúcej životnosti stroja
9.4 Metódy technickej diagnostiky
9.4.1 Metóda prevádzkovej diagnostiky
9.4.2 Metóda operatívnej diagnostiky
9.4.3 Metóda preventívnej diagnostiky
9.4.4 Diagnostika vibračná, hluková, tribo a thermo
9.4.4.1 Zobrazenie harmonického kmitania v časovom a frekvenčnom merítku
9.4.4.2 Špičková, stredná, efektívna hodnota kmitania
9.4.4.3 Akustická diagnostika
9.4.4.4 Tribotechnická diagnostika
9.4.4.5 Termodiagnostika
9.5 Automatická diagnostika
9.5.1 Základné princípy
9.5.1.1 Postup pri tvorbe automatickej technickej diagnostiky
9.5.1.2 Diaľková diagnostika
9.5.1.3 Telefonická diagnostika
9.5.2 Hardwarová automatická technická diagnostika
9.5.3 Softwarová automatická technická diagnostika
9.5.4 Zber dát
9.5.4.1 Vyhodnotenie a rozhodovanie
9.5.4.2 Indikácia stavu
9.5.4.3 Komunikácia
9.5.4.4 Opravy ručné a automatické
9.6 Technická diagnostika mechatronických a pružných výrobných systémov
9.6.1 Diagnostika mechatroniky strojov
9.6.2 Diagnostika riadiacich systémov a ovládanie strojov
9.6.3 Autodiagnostika
9.7 Expertné systémy pre technickú diagnostiku
9.7.1 Aplikácia princípov umelej inteligencie (A.I.)
9.7.2 Predikácia
9.7.2.1 Sledovanie parametrov
9.7.2.2 Kritérium
9.7.2.3 Matematické riešenie
9.7.2.4 Určenie koeficientu a aproximačnej krivky
9.7.2.5 Určenie času t sig a tv
9.7.2.6 Záver
9.7.3 Príklad expertného systému
9.7.3.1 Expertný systém pre údržbu
9.7.3.2 Skladba systému
9.7.4 Moderné metódy údržby a technické diagnostiky
9.7.4.1 Preventívna údržba
9.7.4.2 Bezdemontážna diagnostika
9.7.4.3 Monitoring
9.7.4.4 Predikcia
9.7.4.5 Expertné systémy
9.7.4.6 Samoopraviteľnosť
9.7.4.7 Umelá inteligencia
9.8 Záver
9.8.1 Zhodnotenie súčasného stavu
9.8.2 Smer ďalšieho vývoja